設(shè)計(jì)實(shí)例：森林火災(zāi)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)

一、項(xiàng)目概述

1.1 引言

森林是人類生存和可持續(xù)發(fā)展的寶貴資源，在國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展中具有不可替代的地位和作用。森林資源是地球上重要的資源之一，是生物多樣化的基礎(chǔ)，它不僅能夠?yàn)樯a(chǎn)和生活提供多種寶貴的木材和原材料，能夠?yàn)槿祟惤?jīng)濟(jì)生活提供多種食品，更重要的是森林能夠調(diào)節(jié)氣候、保持水土、防止和減輕旱澇、風(fēng)沙、冰雹等自然災(zāi)害；還有凈化空氣、消除噪音等功能。但往往出于人為因素和自然因素的影響，使森林資源飽受森林火災(zāi)的致命侵害，嚴(yán)重威脅和損害森林生態(tài)和人類生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，研究森林的火災(zāi)特征并提供相應(yīng)的防治與控制技術(shù)，為其設(shè)計(jì)合理的火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)及滅火系統(tǒng)是十分必要，而且刻不容緩的。傳統(tǒng)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、撲救、火險(xiǎn)預(yù)測(cè)等防火技術(shù)存在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)難、數(shù)據(jù)分散、通信不方便、應(yīng)急反應(yīng)慢、不易歸檔統(tǒng)計(jì)、評(píng)估預(yù)測(cè)無可比性等諸多缺憾。作為與地理信息密切相關(guān)的森林防火，本文采用無線傳感和以太網(wǎng)技術(shù)，可以大為提高森林防火的監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)、分析、統(tǒng)計(jì)、決策水平，從而防患于未燃，發(fā)現(xiàn)于小火，及時(shí)撲救，最大限度地減少森林火災(zāi)的損失，保護(hù)森林生態(tài)資源和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。

1.2 項(xiàng)目背景/選題動(dòng)機(jī)

森林是人類賴以生存及社會(huì)發(fā)展最重要和不可缺少的資源之一,更是地球生態(tài)平衡的保護(hù)者。它不僅可以生產(chǎn)木材及其它林副產(chǎn)品，供人類從事生產(chǎn)和生活需要，成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且又是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡，保護(hù)和美化環(huán)境，有利于農(nóng)、牧、副等生產(chǎn)事業(yè)，造福于人類的一種偉大的力量。但是,由于人們?cè)谏鐣?huì)活動(dòng)中的某些失控及異常自然因素影響等原因,森林火災(zāi)時(shí)有發(fā)生。 森林火災(zāi)是破壞森林資源安全、威脅人類生存環(huán)境最為嚴(yán)重的災(zāi)害之一。近些年隨著氣候變動(dòng)、人為活動(dòng)等因素的影響,森林火災(zāi)有加劇上升的趨勢(shì),預(yù)防和監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)已成為世界各國森林防火部門的一個(gè)重要研究熱點(diǎn)。

森林火災(zāi)是指失去人為控制，在林地內(nèi)自由蔓延和擴(kuò)展，并對(duì)森林、生態(tài)系統(tǒng)和人類帶來一定危害和損失的林火行為。森林火災(zāi)是一種突發(fā)性強(qiáng)、破壞性大、處置救助較為困難，造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重的自然災(zāi)害。我國國土遼闊、地形復(fù)雜多樣，各地氣候千差萬別，同時(shí)人口眾多，人口分布廣泛，造成了森林火災(zāi)頻發(fā)，成為一個(gè)森林火災(zāi)多發(fā)的國家。

森林火災(zāi)的發(fā)生，絕不是偶然。從氣候角度考察，它們都有一個(gè)孕育的過程，即只有當(dāng)環(huán)境溫度、相對(duì)濕度、降水量積累到一定閾值，才可能引發(fā)林火。這些條件因素具有明顯的地域性和季節(jié)性特點(diǎn)，和氣象因子有直接密切的關(guān)系。如果能采取積極有效措施，對(duì)重點(diǎn)林區(qū)的環(huán)境因子做到實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地探測(cè)感知，無疑將極大地提高火險(xiǎn)預(yù)知、報(bào)警的主動(dòng)性和準(zhǔn)確性。因此，預(yù)防和監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)技術(shù)的選擇顯得尤為重要。

傳統(tǒng)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、撲救、火險(xiǎn)預(yù)測(cè)等防火技術(shù)存在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)難、數(shù)據(jù)分散、通信不方便、應(yīng)急反應(yīng)慢、不易歸檔統(tǒng)計(jì)、評(píng)估預(yù)測(cè)無可比性等諸多缺憾?；趥鹘y(tǒng)森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)方法存在的不足, 本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和以太網(wǎng)技術(shù)引入到森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)中來,構(gòu)建了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)有關(guān)被測(cè)參數(shù)(例如溫度、煙霧濃度等) 并發(fā)送給監(jiān)控中心的PC機(jī),對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并與正常的氣象數(shù)據(jù)以及該地區(qū)森林資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相比較,判斷是否具有林火發(fā)生的危險(xiǎn),為有關(guān)部門采取相應(yīng)的防火或滅火措施提供決策依據(jù)。